Автор: Бидный Алексей Сергеевич
Название работы: Минералогия, возраст и генезис проявлений берилла Уральской изумрудоносной полосы
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.05 - минералогия, кристаллография
Классификационный индекс:
Ведущая организация: Институт геологии и геохимии УрО РАН
Руководитель:
доцент кандидат геолого-минералогических наук Бакшеев Иван Андреевич ;
Оппонент:
профессор, Московский государственный горный университет, зав. каф. технологии художественной обработки камня доктор геолого-минералогических наук Мельников Евгений Павлович;
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН кандидат геолого-минералогических наук Ларионова Юлия Олеговна;
Место защиты: ауд. 829, геологический факультет МГУ
Дата защиты: 2012-03-30 16:00
Издательство: Москва
Количество страниц: 193
Язык: русский
Содержание работы:
Введение
Глава 1. Обзор литературы по месторождениям изумруда сланцевого типа
Глава 2. Геологическое строение и минералого-геохимическая характеристика проявлений
Глава 3. Сравнительная характеристика берилла из месторождений и проявлений Уральской Изумрудоносной полосы
Глава 4. Оценка возраста процессов образования берилла Уральской Изумрудоносной полосы
Заключение
Публикации по теме диссертации
|
Реферат:
Актуальность работы. Месторождения изумруда и александрита сланцевого
геолого-промышленного типа Малышевское, Свердловское, Аульское и им.
Крупской, расположенные на Среднем Урале и связанные со слюдитовыми
комплексами, являются самыми крупными в России и одними из крупнейших в мире.
В годы активной отработки из них добывалось до 16% мирового объема изумрудного
сырья высокого качества. Однако, в связи с выработкой верхних горизонтов самого
большого из них Малышевского месторождения и увеличением расходов на
подземные работы, большую важность приобретает задача расширения сырьевой
базы этого вида полезного ископаемого, выработки критериев оценки
перспективности слюдитовых комплексов на берилловое, в том числе и изумрудное
сырье. С 70ых гг прошлого века и до начала нынешнего в результате поисковых работ
на территории Среднего Урала обнаружены проявления, которые могут стать
источниками берилла, включая и изумруд (Намятов и др., 1976; Гальцин, 2000;
Рудаков, 2001). Эти объекты расположены в так называемой Уральской
Изумрудоносной полосе (УИП), вытянутой более чем на 200 км в меридиональном
направлении и включающей 42 месторождения и проявления. В то время как
Малышевское, Свердловское и другие месторождения, находящиеся в центральной
части полосы исследованы достаточно детально (общее число публикаций более 300),
изученность проявлений берилла на флангах УИП слабая и ограничивается, в
большинстве случаев, описанием геологической позиции. В связи с этим остаются
актуальными не решенные проблемы возрастной и формационной принадлежности
проявлений берилла УИП и их соотношения с крупными месторождениями.
Цель работы. Настоящая работа нацелена на решение проблем возрастной и
формационной принадлежности проявлений берилла на флангах Уральской
Изумрудоносной полосы на основе комплексного минералого-геохимического
изучения и определения возраста минеральных ассоциаций проявлений, выяснения
генетических взаимоотношений между ними и условий формирования берилла.
Кроме того, предполагается выявить критерии оценки перспектив бериллоносности
слюдитовых комплексов.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
1. обобщение литературных данных по месторождениям изумруда сланцевого
типа;
2. проведение полевых исследований с отбором образцов и составлением
представительной коллекции, предварительное описание, подготовка каменного
материала к аналитическим исследованиям, включая выделение мономинеральных
фракций;
3. оптико-микроскопическое и электронно-микроскопическое изучение минералов,
характера их срастаний и определение возрастных отношений между выделенными
минеральными ассоциациями;
4. сравнительный анализ распределения микропримесей в тальке, слюдах и
берилле из проявлений и промышленных месторождений берилла; оценка
возможности использования микропримесей в качестве индикатора бериллоносности
и особенностей генезиса берилла
5. термобарометрическое изучение минеральных ассоциаций;
6. определение изотопного возраста минералов из разных ассоциаций и формаций
Rb/Sr и U/Pb методами.
3
Объект исследования. На флангах УИП
исследован ряд объектов, по геолого-структурной
позиции схожих с крупным промышленным
месторождением изумруда Малышевское. Изучены
проявления берилла в слюдитах Медведевское,
Глинское, Заречное и 71 км, а также не
содержащие берилл карбонат-флогопитовая жила
Липовского пегматитового поля и кварц-слюдяные
породы проявления Черноусовское (рис. 1). Кроме
того, проведено опробование участков,
характеризующихся похожей геологической
позицией, в районе пос. Юго-Коневское и
Санарское на территории Челябинской области.
Фактический материал и методы
исследования. В основу диссертации положен
материал, собранный автором в ходе полевых работ
(2007-2011 гг.) на территории Свердловской и
Челябинской областей. По личным наблюдениям
составлены схемы геологического строения проявлений Заречное и 71 км. Образцы
пород из проявления Медведевское предоставлены М.П. Поповым. Рабочая
коллекция состоит из 121 образца слюдитов, тальковых, хлоритовых и амфибол-клиноцоизитовых сланцев, пегматоидных и кварцевых жил и 22 кристаллов берилла
из 10 месторождений и проявлений. Изготовлено и изучено 75 прозрачно-полированных шлифов, 20 плоско-полированных пластин берилла и 8 пластин
кварца. Различными методами проанализированы 76 мономинеральных фракций
следующих минералов: слюды (59), полевого шпата (8), берилла (2), циркона (2),
титанита (2), талька (1), эпидота (1) и турмалина (1). Получено 157 микроскопических
и 39 электронно-микроскопических фотографий. В работе представлены результаты
410 электронно-зондовых анализов, 45 анализов LA-ICP-MS, 41 анализа ICP-MS, 26
ИК-спектров, 1 термогравитметрический анализ. На основании полученных Rb-Sr
данных построено 8 изохрон, по результатам U-Pb анализа построено 5 графиков с
конкордией.
Электронно-микроскопические исследования проведены в лаборатории методов
локальных исследований кафедры петрологии МГУ на растровом электронном
микроскопе Jeol JSM-6480LV. Для локального количественного анализа
минеральных фаз использовалась комбинированная система рентгеноспектрального
микроанализа на основе энергодисперсионного спектрометра Inca Energy-350 и
волнового дифракционного спектрометра Inca Wave-500. Также содержания
минералообразующих элементов определялись на электронно-зондовом
микроанализаторе Cameсa SX50 на кафедре минералогии МГУ и Cameca SX 100
(ГЕОХИ РАН). Определение содержания элементов методом масс-спектрометрии
индуктивно-связанной плазмы с лазерным пробоотбором (LA-ICP-MS) осуществлено
с использованием масс-спектрометра Element-XR и лазерной установки UP-213 в
ГЕОХИ РАН. Содержания микропримесей в слюдах измерены методом масс-спектрометрии идуктивно-связанной плазмы на масс-спектрометре Finnigan
ELEMENT-2 на кафедре геохимии МГУ. Анализ изотопного состава Sr выполнен на
многоколлекторных масс-спектрометрах высокого разрешения TRITON (Thermo) в
лаборатории геохронологии и геохимии изотопов ГЕОХИ РАН, а также в ЦИИ
Рис. 1. Географическое положение
изученных проявлений УИП:
1 Медведевское, 2 Глинское,
3 Липовское, 4 71 км,
5 Заречное, 6 Черноусовское.
4
ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург). Инфракрасные спектры получены с помощью Фурье-спектрометра ФСМ 1201 на кафедре минералогии МГУ. Термогравиметрическое
исследование проведено там же на термической установке Derivatograph Q-1500D
(Венгрия). Микротермометрические исследования флюидных включений
проводились в ИГЕМ РАН с использованием измерительного комплекса, созданного
на основе термокриокамеры THMSG600 фирмы Linkam (Англия), микроскопа
Amplival (Германия), снабженного набором длиннофокусных объективов,
видеокамерой и управляющим компьютером.
Научная новизна. Автором проведено детальное минералого-геохимическое
изучение проявлений Медведевское, Глинское, 71 км, Заречное, Черноусовское,
карбонат-слюдяной жилы Липовского пегматитового поля. С учетом данных
предшественников составлены схемы их геологического строения. Объекты
Медведевское и 71 км охарактеризованы впервые. Впервые измерено содержание
микропримесных компонентов в кристаллах берилла проявлений Медведевское,
Глинское, 71 км, Заречное, месторождений Каменское и Квартальное, разных
генераций месторождений Малышевское и Свердловское, что позволило определить
различия между пегматитовым и гидротермально-метасоматическим типом берилла.
Впервые получены содержания микропримесей в монофракциях темных и светлых
слюд из различных пород исследованных проявлений, а также из изумрудоносных
флогопитовых слюдитов месторождений Малышевское, Свердловское, Квартальное и
Красноболотное и проведено сравнение с содержанием примесных компонентов во
флогопите слюдитов проявлений Черноусовское, Коневское, Санарское и карбонат-слюдяной жилы Липовского пегматитового поля, не содержащих берилл. Впервые
определен возраст бериллоносных пегматитов, постмагматических метасоматических
пород и кварц-плагиоклазовых жил изученных проявлений берилла, а также берилл-мусковит-кварц-плагиоклазовых жил Малышевского месторождения и установлено,
что в истории формирования УИП существовало три этапа образования берилла:
позднемпермский (250-260 млн. лет), среднетриасовый (226-232 млн. лет) и
раннеюрский (196-206 млн. лет). Полученные данные о возрасте позволяют уточнить
историю геологического развития Урала в пермское, триасовое и юрское время.
Предложена геолого-минералогическая и геохимическая модель формирования
проявлений, включающая становление бериллсодержащих пегматитов, формирование
высокотемпературных (430-450
о
С) флогопитовых слюдитов с бериллоносными кварц-плагиоклазовыми гнездами, формирование кварц-мусковитовыхфлюорит грейзенов
по ранним флогопитовым слюдитам, среднетемпературную (280-290
о
С)
мусковитизацию флогопитовых слюдитов с формированием мусковит-берилл-эпидот-кварцевых жил и пропилитизацию (240-270
о
С).
Практическое значение. Выявлена связь между бериллоносностью объектов и
содержанием микропримесей в темных слюдах слюдитов. Берилл в месторождениях и
проявлениях УИП ассоциирует со слюдами с содержанием Li > 500 г/т. Эту величину
можно использовать как геохимический критерий поиска месторождений берилла,
связанных с постмагматическими слюдитами. Установлено, что кристаллы берилла
пегматитового и постмагматического гидротермально-метасоматического
происхождения отличаются по содержанию щелочных металлов, Mg и Fe.
Концентрация указанных компонентов в берилле увеличивается от пегматитов к
флогопитовым слюдитам и далее к гидротермальным берилл-мусковит-кварцевым
жилам. Показано, что содержание Na в берилле и соотношение интенсивностей полос
поглощения при 3698 и 3596 см
-1
в ИК спектре берилла можно использовать в
5
качестве показателя генетического типа минерала. Результаты исследований
включены в курс Месторождения драгоценных камней.
Защищаемые положения:
1. Изученные проявления зеленого берилла Уральской Изумрудоносной полосы
сформированы в течение нескольких этапов: (1) становление бериллсодержащих
пегматитов; (2) формирование высокотемпературных (430-450
о
С) флогопитовых
слюдитов с бериллоносными кварц-плагиоклазовыми гнездами и линзами; (3)
образование кварц-мусковитовыхфлюорит грейзенов по ранним флогопитовым
слюдитам; (4) среднетемпературная (280-290
о
С) мусковитизация флогопитовых
слюдитов с формированием мусковит-берилл-эпидот-кварцевых жил; (5)
среднетемпературная (240-270
o
C) пропилитизация с образованием тремолит-актинолита, хлорита.
2. По данным Rb/Sr датирования бериллоносные пегматиты, слюдиты, и кварцевые
жилы месторождений и проявлений Уральской Изумрудоносной полосы
формируются в течение трех этапов: позднепермского (260-250 млн. лет),
среднетриасового (226-232 млн. лет) и раннеюрского (196-206 млн. лет). Первый этап
связан со становлением гранитов крупных массивов Мурзинского, Адуйского и
Каменского. Магматических пород, связанных со вторым этапом, не выявлено.
Третий этап сопряжен с внедрением некоторых пегматитовых жил в восточной и
северо-восточной частях Адуйского массива.
3. По соотношению примесных компонентов в берилле из месторождений и
проявлений Уральской Изумрудоносной полосы выделяется два генетических типа
минерала: пегматитовый и постмагматический гидротермально-метасоматический. В
ряду от пегматитов к высокотемпературным слюдитам и далее к
среднетемпературным гидротермальным ассоциациям берилл эволюционирует от
низко- до высокощелочного; в нем возрастает содержание Mg и Fe. Концентрация
щелочных металлов регулируется флюидным режимом, а соотношение Fe и Mg
определяется составом вмещающих пород.
Апробация диссертации и публикации. Основные положения диссертации
опубликованы в 8 печатных работах, включая 2 статьи в журналах из списка ВАК и 6
публикаций материалов конференций. Результаты исследований докладывались на
20-м общем симпозиуме ММА (Будапешт, 2010), XI Съезде Российского
минералогического общества (Санкт-Петербург, 2010), Уральская минералогическая
школа 2010 (Екатеринбург, 2010), XIX Симпозиуме по геохимии изотопов имени
академика А.П. Виноградова (Москва, 2010), XIV Международном симпозиуме
имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 65-летию
Победы советского народа над фашистской Германией в Великой Отечественной
войне 1941-1945 гг. (Томск, 2010).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и
заключения. Общий объем 193 страницы, включая 121 рисунок, 34 таблицы и
список литературы из 120 наименований. Кроме того, ряд аналитических данных
вынесен в приложение.
Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю
И.А. Бакшееву (МГУ) за разностороннюю помощь и поддержку. За содействие в
разработке и осуществлении полевых маршрутов автор глубоко признателен М.П.
Попову (ИГГ УрО РАН). Значительная часть аналитической работы изотопных и LA-ICP-MS исследований была проведена в ГЕОХИ РАН при активном участии М.О. Аносовой и Н.М.
Ревяко, большую поддержку в ходе работы и обсуждения
полученных результатов оказал Ю.А. Костицын. Часть Rb/Sr изотопных анализов
была сделана Б.В. Беляцким (ВНИИОкеангеология). Электронно-зондовые
исследования проведены В.О. Япаскуртом, Е.В. Гусевой, Н.Н. Коротаевой, И.А.
Брызгаловым (МГУ), Н.Н. Кононковой (ГЕОХИ РАН). Содержание микропримесей в
слюдах определены методом ICP-MS Д.А. Бычковым и В.В. Пуховым под
руководством А.Ю. Бычкова (МГУ), обработка данных осуществлена c помощью
И.Ю. Николаевой и Т.О. Кошенской (МГУ). Термогравиметрические измерения
проведены в МГУ, аналитик Л.В. Мельчакова. Микротермическое исследование
флюидных включений выполнено в ИГЕМ РАН с помощью В.Ю. Прокофьева. При
подготовке образцов для исследований большую помощь оказали А.В. Григорьев,
И.В. Галиусова, В.А. Турков, М.Ф. Вигасина, А.Н. Ноздряков. Часть образцов
берилла предоставлена М.П. Поповым и Б.А. Шукшаевым.
Автор пользовался консультациями Э.М. Спиридонова, И.В. Пекова, В.С. Попова,
Т.А. Осиповой, А.П. Шукшаева, Н.А. Григорьева, Ю.В. Ерохина, В.Я. Левина, А.Ф.
Ласковенкова, Л.А. Паутова, Л. Грота и А. Эртла. В ходе полевых работ и
исследовании собранного материала оказали помощь А.А. Казаченко, Т.О.
Кошенская, И.Н. Ермаков, А.С. Шило.
За всестороннюю поддержку, понимание и терпение автор безгранично благодарен
своей семье.
|
Библиография:
1. Бидный А.С., Бакшеев И.А., Попов М.П. Rb-Sr систематика бериллсодержащих слюдитов в восточном экзоконтакте Мурзинско-Адуйского гранитного комплекса (Урал). // Литосфера, 2011а. 6. С. 141-145. 2. Бидный А.С., Бакшеев И.А., Попов М.П., Аносова М.О. Сравнительная характеристика берилла из месторождений Уральской изумрудоносной полосы по данным ЛА-ИСП-МС и ИК-спектроскопии. // Вест. Моск. Ун-та. Сер. Геология, 2011б. 2. С. 34-41. 3. Бидный А.С., Бакшеев И.А., Попов М.П. Сравнительная характеристика слюдитовых проявлений на Среднем и Южном Урале. // Уральская минералогическая школа 2010. Материалы Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов, научных сотрудников академических институтов и преподавателей вузов геологического профиля. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2010а. С. 25-28. 4. Бидный А.С., Кошенская Т.О. Новые данные о возрасте слюдитов из проявлений берилла и хризоберилла на Среднем Урале (Россия). // Проблемы геологии и освоения недр: труды XIV Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 65-летию Победы советского народа над фашистской Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг. Том I; 2-е издание; Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. С. 103. 5. Бидный А.С., Попов М.П., Бакшеев И.А., Костицын Ю.А. Сравнительная характеристика бериллов Уральской изумрудоносной полосы по данным LA-ICP-MS. Современная минералогия: от теории к практике. // Материалы XI Съезда Российского минералогического общества, 2010б. С. 310-312. 6. Bidny A.S., Koshenskaya T.O., Baksheev I.A., Popov M.P. Emerald mineralization at the Glinka occurrence, Middle Urals, Russia. // Acta Mineralogica-Petrographica. Abstract Series, 2010. Vol. 6. P. 27. 7. Попов М. П., Бидный А.С., Квачев В.И. О находке шеелита на изумрудно-берилловом проявлении Заречный (Средний Урал). // 12 Всероссийские научные чтения памяти ильменского минералога В.О. Полякова.- Миасс: ИМин УрО РАН, 2011. С. 51-54. 8. Попов М.П., Идинова М.С., Бидный А.С. Сравнительная характеристика флогопита из слюдитов бериллиевого рудопроявления копи Кузнецова и Мариинского изумрудно-бериллиевого месторождения (Уральские изумрудные копи). // Уральская минералогическая школа 2010. Материалы Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов, научных сотрудников академических институтов и преподавателей вузов геологического профиля. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2010. С. 135-137.
|
|
